Повышения жаропрочности

невозможно по причинам физического свойства. В этой связи целесообразными сферами применения электроимпульсной дезинтеграции материалов следует считать те случаи, когда могут быть использованы технологические преимущества способа, а именно, высокая избирательность, обеспечивающая возможность повышения извлечения полезных минералов; возможность регулирования в широких пределах гранулометрического состава продуктов измельчения; возможность получения продуктов, не загрязненных аппаратурным железом.

Выполненная нами работа по оценке эффекта электроразрядной активации сподумена для целей гидрометаллургии при автоклавном выщелачивании, судя по отсутствию ссылок на тот период времени, была пионерной и открывала новое направление электроразрядной активации материалов. Однако, несмотря на значимый эффект (10% повышения извлечения), работы не получили дальнейшего развития в КНЦ РАН, прежде всего, по причинам экономической целесообразности

тимальные условия для повышения извлечения восстанавливае-

Одним из способов повышения извлечения благородных металлов при амальгамации является применение «активной» амальгамации, заключающейся в том, что исходный материал обрабатывают в бочках или на шлюзах цинковой амальгамой в кислой среде. Выделяющийся при взаимодействии цинка и кислоты водород активизирует поверхность благородных металлов, улучшает смачиваемость их ртутью, и, в конечном итоге, повышает извлечение в амальгаму. Этот способ амальгамации применяют в основном при извлечении платины.

Основными каналами потерь благородных металлов являются промывные воды, пыль и шлаки. Совершенствование процесса обработки с целью повышения извлечения золота и серебра ограничивается небольшим масштабом производства. По этой же причине на зарубежных фабриках не налажено извлечение из осадков цинка, свинца, меди и других сопутствующих металлов. Себестоимость обработки осадков велика.

Для повышения извлечения золота иногда применяют активаторы, например, медный купорос. Последний улучшает флотируемость окисленных с поверхности золотосодержащих сульфидов. Подавлеине пустой породы достигается с помощью жидкого стекла, карбоксилметилцел-люлозы и других реагентов.

В СССР производству платиновых металлов уделяется большое внимание. Проводятся исследовательские работы с целью повышения извлечения платиновых металлов из руд и улучшения методов аффинажа. Изучаются свойства сплавов платиноидов с другими металлами для более широкого внедрения их в промышленность.

Таким образом, платиновые металлы в процессе пиро- и гидрометаллургической переработки подвергают воздействию окислителей при температурах до 1200—1300 °С, действию кислот при высоких окислительных потенциалах среды, анодному растворению при значительных электроположительных потенциалах. Поэтому необходимо рассмотреть поведение этих металлов в различных процессах с целью создания условий для повышения извлечения их в принятых и проектируемых технологических схемах переработки платинусодержащих сульфидных медно-никелевых концентратов.

Отметим, что резервом повышения извлечения платиновых металлов в цехе электролиза никеля является операция фильтрации анолита, который уносит мелкодисперсные частицы шлама, содержащего платиновые металлы. Если ано-лит не фильтровать, то эти металлы попадут либо в железистый кек, либо в цементную медь. Фильтрация анолита

690 тыс. т хвостов флотации различных типов меди из сульфидных минералов составляет 90 %, а из окисленных форм (малахита, азурита) — 85—90 %, хризоколлы, псевдомалахита и медножелезистого низкое и большинство этих минералов уходит с хвостами, шение сульфидных руд и увеличение доли окисленных минералов привело к низкой эффективности флотации и компании были вынуждены рассмотреть гидрометаллургические методы, как воз-путь повышения извлечения меди. Было найдено, что для 0,7 % меди, хорошим выщелачивающим агентом серная кислота. Проведены экономическая оценка четырех гидрометаллургических процессов и сравнение с экстракцией. Первые два процесса извлечения меди из сернокислых включают или осаждение сульфида меди, флотацию с концентрата для плавки, или цементацию железным порошком. Третий процесс состоит из разделения твердого от жидкого и цементации меди железным скрапом или стружкой, с цементной меди для дальнейшей переработки.

Значительным резервом повышения извлечения марганца и снижения содержания фосфора в ферромарганце является использование в производстве передельного марганцевого шлака с низким содержанием кремнезема SiO2 (20—• 22%) в результате замены части его глиноземом А12О3 (9—11 %). О. В. Курнушко показал, что в этом случае возможно получение ферромарганца с соотношением Р/Mn в 1,6—1,8 раза меньшим, чем в металлическом марганце. При этом сквозное извлечение марганца повысилось на 8—• 14%, а расход электроэнергии снизился на 38%. Также показана возможность получения низкофосфористсго сплава марки ФМн78А из низкофосфористых руд и концентратов месторождения Ушкатын III (Казахстан) с удовлетворительными технико-экономическими показателями и высоким извлечением (^84%) марганца в сплав [94]. Расход материалов и электроэнергии для производства высокоуглеродистого ферромарганца приведен в табл. 45.

Поэтому очистка сплава (соответствующими металлургическими приемами, а также использованием чистой шихты) от вредных примесей, образующих легкоплавкие фазы и эвтектики, — важное средство повышения жаропрочности сплава. Такими вредными примесями являются примеси легкоплавких металлов, например олово, свинец, сурьма, а также сера и примеси других элементов, образующих легкоплавкие эвтектики или соединения, которые располагаются по границам зерен и резко снижают жаропрочность. Некоторые элементы устраняют влияние вредных примесей, вступая с ними в химическое соединение и образуя более тугоплавкие соединения. Таково, например, действие церия в никелевых сплавах.

Легирующие элементы вводят в тугоплавкие металлы для повышения жаропрочности.

При нагреве до 80—100° С молибден растворяется в серной и соляной кислотах. Азотная кислота и царская водка действуют на молибден при комнатной температуре медленно, а при высокой температуре — быстро. Для повышения жаропрочности молибдена его легируют небольшими количествами титана, циркония и ниобия. Лучшими свойствами при высокой температуре обладают сплав молибдена с 0,5% Ti. Предел прочности литого деформированного молибдена с 0,5% Ti. Предел прочности литого реформированного молибдена составляет при комнатной температуре 470—700 Мн/м2, а при 870° С 170—360 Мн/м2. Для сплава молибдена с 0,45% Ti предел прочности при тех же температурах соответственно составляет 520—930 и 280—610 Мн/м2; пластичность сплава высокая.

Для получения высокой окалиностойкости никель легируют хромом (~20 %), а для повышения жаропрочности — титаном (1,0—2,8 %) и алюминием (0,55—5,5 %). В этом случае при старении закаленного сплава образуется интерметаллидная 7'"Фаза типа Ni3(Ti, A1), когерентно связанная с основным ^-раствором, а также карбиды TiC, Cr23Ce и нитриды TIN, увеличивающие прочность при высоких температурах. Чем больше объемная доля у'-фазы, тем выше рабочая температура сплава.1 Предельная температура работы сплавов на никелевой основе составляет ~0,8Т11Л. При более высоких температурах происходит коагуляция и растворение 7'-Фазы в V" растворе, что сопровождается сильным снижением жаропрочности. Хром и кобальт понижают, а вольфрам повышает температуру полного растворения -у'-фазы. Увеличение содержания Al, W и дополнительное легирование сплава Nb, Та, V позволяет повысить их рабочую температуру. Дальнейшее увеличение жаропрочности достигается легированием сплавов 2,0—11 % Мо и 2,0—11 % W, упрочняющим твердый раствор, повышающим температуру рекри-

сталлмзлцни и затрудняющим процесс диффузии в твердом рястноре, определяющим коагуляцию п.чС'илточных фаз и рекристаллизацию. Добавление к слож-нолегированпым сплавам 4—16 % Со еще больше увеличивает жаропрочность и технологическую пластичность сплавов. Для упрочнения границ зерен у.раствора сплав легируют бором и цирконием. Они устраняют вредное влияние примесей, связывая их в тугоплавкие соединения. Примеси серы, сур мы, свинца и олова понижают жаропрочность сплавов и затрудняют их обработку давлением. Поэтому для повышения жаропрочности при выплавке жаропрочных сплавов нужно применят!) возможно более чистые шахтовые материалы, свободные от вредных легкоплавких примесей (Pb, Bi, Sn, Sb и S).

Жаропрочность чистых металлов сравнительно невелика. Более высокой жаропрочностью обладают сплавы на основе тугоплавких металлов. Жаропрочность тугоплавких металлов может быть повышена путем легирования их элементами с более высокой температурой плавления, образующими твердые растворы замещения. 1лще более эффективным оказывается механизм дисперсионного упрочнения в результате образования карбидов [ZrC, TiC, (Ti,Zr)Cn др.], нитридов (ZrN, TiN и др.) и оксидов (ZrO2). Однако следует учитывать, что легирование с целью повышения жаропрочности часто приводит к снижению пластичности. Все тугоплавкие металлы обладают низкой жаростойкостью, поэтому при температурах свыше 400— 600 °С их нужно защищать от окисления. Разработаны металлические, интерметал-лидные и керамические покрытия для защиты от окисления. Для молибдена и вольфрама лучшими считаются термодиффузионные силицидные покрытия (MoSi2, WSi2). Поверхностные покрытия чаще применяют для деталей одноразового действия. Тугоплавкие металлы широко используют в качестве жаропрочных для работы в неокислительпой среде — в вакууме, водороде, инертных газах, а также в среде отходящих пороховых газов.

Для повышения жаропрочности ниобий легируют Mo, VV, упрочняющими твердый раствор, и цирконием, который не только упрочняет твердый раствор, но и образует карбидные и нитридные фазы.

Влияние легирования. Легирование является основным способом повышения жаропрочности и широко используется при разработке новых сплавов. Наибольший эффект повышения сопротивления ползучести достигается, когда в состав сплава вводят большое число легирующих элементов, по разному влияющих на его эксплуатационные качества. Чем больше легирующих элементов введено в сплав (чем сложнее сплав), тем выше его жаропрочность.

Для повышения жаропрочности алюминиевых сплавов Fe и Ni могут вводится одновременно.

Неприменимы ряды предпочтительных чисел и для определения параметров прогрессивно развиваемых и модернизируемых машин, параметры которых на каждой стадии зависят от технических возможностей и потребностей соответствующих отраслей народного хозяйства. Так, мощность тепловых машин зависит от их начальных параметров (давления и температуры) и частоты вращения. Ни один из этих параметров невозможно произвольно увеличить. В некоторых случаях они имеют оптимальное значение (например, степень сжатия в газовых турбинах), изменение которого ухудшает показатели машины. Увеличение температуры и частоты вращения возможно только на базе технических усовершенствований (повышения жаропрочности материалов, улучшения _охлаждения термически напряженных деталей). Результаты этих поисковых работ невозможно уложить в ряды предпочтительных чисел.

Одним из главных направлений повышения жаропрочности турбинных лопаток ГТД явились работы в области регулирования структуры отливок. При объемной кристаллизации отливки в форме структуры сплава представляет равноосный характер. Схематическое изобра-лопатки с равноосной структурой